高温疲労におけるTiAl系金属間化合物の変形・破壊機構

• 研究課題/領域番号: 06215217
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 武藤 睦治 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (00107137)
• 研究分担者: ハンソン トーマス 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (50262473)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 1994年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: 金属間化合物 / 疲労き裂伝ぱ / 破壊機構 / 微視組織 / 高温 / TiAl

研究概要

(1)層状組織、等軸組織および2相組織と微視組織の異なるTiAl系金属間化合物を作製し、室温における疲労き裂伝ぱ試験を行った。疲労き裂伝ぱ抵抗は層状組織材がもっとも高く、次いで2相組織材、等軸組織材の順であった。
(2)その場連続観察が可能な走査電子顕微鏡付き疲労試験機を用いて、き裂伝ぱ過程の連続観察を行った。層状組織の場合、層境界および粒界に、等軸組織の場合、すべり面および粒界に、2相組織の場合、それらの混合形態と、組織によりその形態・大きさ等は異なるが、いずれの組織においても基本的には、疲労き裂先端近傍に微視き裂が発生し、荷重の繰り返しにともない、成長するとともに疲労主き裂と連結することにより進展するという機構を取っていた。この微視き裂の発生抵抗および主き裂との連結のし易さの相違が、組織によるき裂伝ぱ抵抗の相違を引き起こしている。
(3)疲労破面の形態は、組織の影響を強く受け、見掛け上かなり異なるように見えるが、いずれも擬へき開破壊あるいは層間はく離が支配的であった。
(4)高温の疲労き裂伝ぱ試験によると、高温(750℃)における疲労き裂伝ぱ抵抗は、室温の場合よりも低下した。
(5)高温における疲労き裂伝ぱ機構は、き裂先端近傍で塑性変形しき裂が鈍化するようなことはなく、基本的には室温の場合と同様で、微視き裂の発生と、疲労主き裂との連結により進展していた。
(6)高温で疲労き裂伝ぱ抵抗が低下するのは、主として微視き裂の発生・成長が室温に比べ容易に生じることによると考えられる。